(57)【要約】【課題】  適度な硬度と適度な電気抵抗性と適度なセル径、適度な摩擦抵抗係数を持った供給ロール及び現像装置を提供する。【解決手段】  表面部に弾性層を有し、その弾性層のＩＲＨＤ硬度回復近似直線の傾きａを、０＜ａ＜０．３とする。表面部のセルの開口径に関する平均直径の標準偏差σが、０＜σ＜０．２ｍｍとする。弾性層は、シリコーンゴムで形成する。セルの開口径は、顕微鏡測定で行い、任意に選んだ約４００個の口径から求めればよい。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面部に弾性層を有し、その弾性層のＩＲＨＤ硬度回復近似直線の傾きａが、０＜ａ＜０．３であり、表面部のセルの開口径に関する平均直径の標準偏差σが、０＜σ＜０．２ｍｍであることを特徴とする供給ロール。
【請求項２】
前記表面部の弾性層は、シリコーンゴムで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の供給ロール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の供給ロールを用いてなる現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、印刷機、ファクシミリ等における現像装置内にあって、現像トナーをトナーカートリッジから現像ロールに橋渡しする供給ロール及び現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、印刷機、ファクシミリ等の現像装置では、しばしばレーザビームを応用している。ＯＡ機器レーザビーム現像機は、現像ロール、帯電ロール、供給ロール、クリーニングロール、定着ロール、加圧ロールなど、各種多数のロールを使用する。
【０００３】
供給ロールは、トナーカートリッジから現像トナーを受け取り、現像ロールにトナーを摩擦して帯電付着させる。供給ロールは、通常、ポリウレタンやシリコーンなどの発泡体で形成する。供給ロール関連では、ピッチむらや濃度むらなどの不具合がない画像を得られるようにしようとする幾つかの改良技術が既に公開されている。
【０００４】
例えば、現像ローラの圧縮バネや供給ロールを調節した現像装置が知られている（特許文献１）。
【０００５】
平均発泡セル径が２０〜２００μｍ、１ｍｍ２あたりのセル数が２５〜２６０個の供給ロールが知られている（特許文献２）。
セル径が５０〜３００μｍ、開口部分の総面積比率が５０〜８０％で、特定値の圧縮バネ定数と摩擦抵抗係数を持った供給ロールが知られている（特許文献３）。
【特許文献１】特開2002-148930号公報
【特許文献２】特開2002-6618号号公報
【特許文献３】特開2003-162142号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、最近トナーの小粒径化が進み、高解像度の印字品位を安定的に保つためには、供給ロール表面のセル径を均一にするとよいことが分かったが、同時に適度な硬度回復特性を確保する必要があることが分かった。
【０００７】
本発明では、以上のことから表面のセル径が均一で、かつ適度な硬度回復特性を有した供給ロール及び現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、上記の課題を解決するため、請求項１に記載の供給ロールに係る発明は、表面部に弾性層を有し、その弾性層のＩＲＨＤ硬度回復近似直線の傾きａが、０＜ａ＜０．３であり、表面部のセルの開口径に関する平均直径の標準偏差σが、０＜σ＜０．２ｍｍであることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の供給ロールに加え、前記表面部の弾性層は、シリコーンゴムで形成されている。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の供給ロールを用いてなる現像装置としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、ＩＲＨＤ硬度回復回復近似直線の傾きが適度な範囲にあり、これが適度な硬度回復特性を保証する。表面部のセルの開口径に関する平均直径の標準偏差σが適度な範囲にあるので、適度な電気抵抗性と適度なセル径、適度な摩擦抵抗係数を保証する。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、シリコーンゴムで形成されていることから、必要な物理特性を確実に具現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は上記のような構成から、表面のセル径が均一で、かつ適度な硬度回復特性を有した供給ロールを提供することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、シリコーンゴムで形成されていることから、必要な物理特性をより確実に具現できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、表面のセル径が均一で、かつ適度な硬度回復特性を有した供給ロールを使用しているため、印刷品質の高い現像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明のトナー供給ロールは、ＩＲＨＤ硬度回復近似直線の傾きａが、０＜ａ＜０．３にある。ＩＲＨＤの硬度回復試験は、例えば、Ｈ・バーレイス社製「デジテスト（商品名）」で実施するとよい。図１は、デジテストに基づくクリープ曲線／回復曲線の一例を示すグラフ図である。一般に弾性物質は、荷重が加わると応力を蓄積して変形し、歪む。降伏点経過前に荷重を解除すると、歪みを是正しながら弾性物質は元の形に回復していく。図１では、３０秒間荷重を加え、３０秒経過時点で荷重を解除している。３０秒経過前がクリープ曲線、３０秒経過後が回復曲線である。
【００１７】
この発明の実施の形態では、回復近似直線式、ｙ＝ａｘ＋ｂで、傾きａが０＜ａ＜０．３の範囲にあるロールを用いる。なお、ｙは、ＩＲＨＤのＬ法試験で表れる製品硬度値（単位はｍＮ）、ｘは時間（単位は秒）である。回復近似直線は、荷重解除後の回復曲線に基づき、最小二乗法で求めればよい。
【００１８】
Ｈ・バーレイス社製デジテストは、例えばＪＩＳ  Ｋ  ６２５３，ＩＳＯ４８，ＡＳＴＭＤ１４１５，ＤＩＮ５３５１９，ＢＳ９０３に準拠している。
【００１９】
供給ロールは、しばしば表面弾性層をシリコーンゴムで形成している。芯金の回りを弾性層が被覆し、円柱体を形成している。弾性層は発泡性ゴムで形成する。
【００２０】
弾性層内には無数の空孔が発泡しており、表面は精密に研削して均一な円柱形を具現している。その結果、肉眼では視認困難な無数の空孔が表面に形成されている。
【００２１】
この発明の実施の形態では、表面部のセルの開口径に関し、平均直径の標準偏差σが、０＜σ＜０．２ｍｍである。標準偏差σが０．２ｍｍを越えるとトナー供給量にバラツキが発生するため好ましくない。
【００２２】
弾性層内の空孔は必ずしも全てが完全な球体ではない。例えば、断面が楕円形の卵型など、いびつな形状を有するものも少なくない。こうしたいびつな空孔は、ロール表面が研削されても真円でなく、例えば楕円形のような形の開口部を形成する。開口径は、例えば顕微鏡で測定できる。本形態は、顕微鏡画面に現れる開口部の外接円の直径をもって近似値とすればよい。トナーの搬送に関わるのは、供給ロールの外表面であり、内奥ではないからである。
【００２３】
開口径は、例えば表面部から任意無作為に３５０〜４５０個ぐらいを顕微鏡下で選び出して測定すればよい。顕微鏡としては例えばＶＫ−９５００（（株）キーエンス製）を用い、統計的処理を行えばよい。
【００２４】
弾性層形成のシリコーンゴムとしては、例えば、シリコーンゴムコンパウンド「ＫＥ１５１ＫＵ」（商品名、信越化学工業（株）製）、あるいは「ＫＥ７６ＶＢＳ」（商品名、信越化学工業（株）製）などを加硫硬化して形成したシリコーンゴムを好ましく挙げることができる。
【００２５】
加硫剤としては、オルガノハイドロジエンポリシロキサンなどを挙げることができる。発泡剤としては１,１’−アゾ−ビスイソブチロニトリルなどを用いるとよい。触媒には、塩化白金酸などを用いる。
【００２６】
供給ロールは、例えば以下のようにして製造する。金属製の軸体をトルエンで洗浄し、プライマ−を塗布する。プライマ−処理した金属製軸体を、ギアーオーブンで所定温度で焼成し、次いで冷却する。冷却した金属製軸体とシリコーンゴム配合物とを、押出成形機で一体分出しし、ＩＲ炉で焼成して発泡硬化させる。その後、所定の寸法精度で研削する。
【００２７】
光学式顕微鏡でセルの開口径を測定する。平均直径の標準偏差σが、σ≧０．２であれば選択範囲から排除する。
【００２８】
排除されずこうして選別して残った発泡体ロールを供給ロールとして使用する。供給ロールとして組み込んだ複写機の概念の一例を図２示す。
【００２９】
原版載置面１１を有するハウシング３０を設け、その上方に発光ダイオードアレイヘッド１２を設けてある。ハウシング３０内には、発光ダイオードが原版に照射した光の反射光に磁気的に反応して静電気を帯びる帯電ロール１３を設けてある。帯電ロール１３は、感光ドラム１４と接しており、原版の図柄に対応するまだら模様の静電気帯電領域を感光ドラム１４に転写する。感光ドラム１４は現像ロール１５と接している。
【００３０】
現像ロール１５は、ハウシング３０内にＥＰカートリッジ１６を設け、このＥＰカートリッジ１６の中に設けてある。ＥＰカートリッジ１６には、トナーカートリッジ１７、供給ロール１８、現像ロール１５を設けてある。トナーカートリッジ１７は現像トナーを貯蔵し、貯蔵トナーは供給ロール１８にいったん帯電付着し、現像ロール１５に伝達される。
【００３１】
感光ドラム１４は、まだら模様状の帯電部分に現像ロール１５からトナーの付着を受ける。トナーの付着を受ける感光ドラム１４は、印刷紙１９の搬送路を挟んで高温の転写ロール２０と向き合っている。印刷紙１９の搬送路上の下流には、高温の定着ロール１０ａと加圧ロール１０ｂとを互いに向き合わせて設けてある。感光ドラム１４は更にクリーニングロール２１とも接している。
【００３２】
印刷紙１９は、感光ドラム１４と高温の転写ロール２０との間を通り抜ける間、感光ドラム１４からまだら模様状にトナーの転写を高温下で受ける。トナーの転写を受けた印刷紙１９は更に定着ロール１０ａと加圧ロール１０ｂの間で高温状態で加圧され、トナーが印刷紙１９に定着する。感光ドラム１４は、印刷紙１９にトナーを転写後、過剰トナーがなお残留していればこれをクリーニングロール２１で除去する。
【００３３】
以下に実施例を挙げてこの発明をより具体的に説明するが、この発明の主旨を超えない限り、本実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３４】
〈心金の調製〉
【００３５】
導電性の軸体である硫黄快削鋼に無電解ニッケルメッキを施した直径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍのシャフトを設け、その外周面にシリコーン系プライマーＮｏ．１０１Ａ／Ｂ（商品名、信越化学工業（株）製）を塗布した。
【００３６】
次いで、ギヤオーブン中で１５０℃、１０分間焼き付けてシリコーンゴムスポンジローラ用の心金を得た。
〈シリコーンゴムスポンジロールの調製〉
【００３７】
シリコ−ンゴムコンパウンド「ＫＥ５５１Ｕ」（商品名、信越化学工業（株））４０部、シリコ−ンゴムコンパウンド「ＫＥ３５０２Ｕ」（商品名、信越化学工業（株））５０部、シリコーン生ゴム「ＫＥ７６ＶＢＳ」１０部、有機発泡剤ＫＥＰ−１３（商品名、信越化学工業（株））５部、有機化酸化物架橋剤Ｃ−３（商品名、信越化学工業（株））３部、塩化白金酸触媒Ｃ−２５Ａ（商品名、信越化学工業（株））２部、架橋剤としてＣ−２５Ｂ（商品名、信越化学工業（株））２部を配合し、二本ロールを使用して混合しシリコーンゴム配合物を調整した。得られたシリコーンゴム配合物を押出し機で心金と一体で押出し、所定の外径のゴムロールを得た。
【００３８】
押出機で押出したゴムロールを、炉内雰囲気２５０℃のＩＲ加熱炉で１０分間加熱発泡させて一次加硫し、更にこの後２００℃のオーブンにて７時間加熱し、二次加硫を行った。二次加硫終了後、研磨機で直径１６ｍｍまで研磨加工し、シリコーンゴムスポンジロール成形物を得た。得られたシリコーンゴムスポンジロールを２０℃の環境下で十分放置した。
〈性能実験〉
【００３９】
表面部を顕微鏡で観察し、表面の発泡セル４００個を任意に選んでその開口径を測定した。結果を表１に示す。最大開口径３８７．７μｍ、最小開口径１６２．６μｍ、平均値２９２．４μｍ、標準偏差６４．５μｍであった。
【００４０】
ＩＲＨＤ硬度Ｌ法の回復試験を以下のようにして行った。すなわち、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠して、汎用型硬度計デジテスト（Ｈ・バーレイス社製）を用いて１０秒間荷重を加えながら０．１秒間隔で連続測定し、荷重を解放後から１０秒間さらに０．１秒間隔で連続測定を行った。このときの荷重を解放後１０秒間のデータを基にゴムの回復力近似曲線の傾きａを最小二乗法で算出した。結果を表１と図１に示す。
【００４１】
このようにして得られたシリコーンゴムスポンジロールを供給ロールとして実機に組み込み初期状態と１００００枚印字後のトナー供給性能の差を調べた。判定は◎は問題なし、×は重大な問題と成り得る事象の発生、○は使用条件によっては問題になるレベルを示している。これらの評価結果を表１に記す。
【実施例２】
【００４２】
シリコ−ンゴムコンパウンド「ＫＥ５５１Ｕ」（商品名、信越化学工業（株））３０部、シリコ−ンゴムコンパウンド「ＫＥ３５０２Ｕ」（商品名、信越化学工業（株））５０部、シリコーン生ゴム「ＫＥ７６ＶＢＳ」２０部とした以外は、実施例１と同様にした。
【００４３】
得られたロ−ルついて、実施例１と同様の方法によりセルの開口径、回復曲線、トナー供給性能を測定した結果を表１に記す。
【実施例３】
【００４４】
有機発泡剤ＫＥＰ−１３（商品名、信越化学工業（株））１０部とした以外は、実施例１と同様にした。
【００４５】
得られたロ−ルついて、実施例１と同様の方法によりセルの開口径、回復曲線、トナー供給性能を測定した結果を表１に記す。
〔比較例１〕
【００４６】
有機発泡剤ＫＥＰ−１３（商品名、信越化学工業（株））１５部とした以外は、実施例１と同様にした。
【００４７】
得られたロ−ルついて、実施例１と同様の方法によりセルの開口径、回復曲線、トナー供給性能を測定した結果を表１に記す。
〔比較例２〕
【００４８】
シリコ−ンゴムコンパウンド「ＫＥ５５１Ｕ」（商品名、信越化学工業（株））２０部、シリコ−ンゴムコンパウンド「ＫＥ３５０２Ｕ」（商品名、信越化学工業（株））５０部、シリコーン生ゴム「ＫＥ７６ＶＢＳ」３０部
とした以外は、実施例１と同様にした。
【００４９】
得られたロ−ルついて、実施例１と同様の方法によりセルの開口径、回復曲線、トナー供給性能を測定した結果を表１に記す。
【００５０】
【表１】
2005300789.tif 000002
【００５１】
以上の結果から、以下のことが分かった。
【００５２】
表面部に弾性層を有し、その弾性層のＩＲＨＤ硬度回復近似直線の傾きａが、０＜ａ＜０．３であり、表面部のセルの開口径に関する平均直径の標準偏差σが、０＜σ＜０．２ｍｍであると、トナー供給性に優れた供給ロールが得られることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の実施の形態に係る供給ロールのデジテストに基づくクリープ曲線／回復曲線の一例を示すグラフ図である。
【図２】同供給ロールを組み込んだ複写機の概念の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１６  ＥＰカートリッジ
１７  トナーカートリッジ
１８  供給ロール
１５  現像ロール
３０  ハウシング
【図１】
2005300789.tif 000003
【図２】
2005300789.tif 000004